工業自動控制系統中數字化創新應用

王嬌+任艷

摘要：自動控制技術已經深入到人類生產生活的各個領域，尤其在工業生產過程中遇到的各種物理量采集、傳遞以及處理等過程，都可以采用相應的自動控制系統。本文淺析了工業自動控制系統數字化的發展歷程及工業自動控制系統中數字化的特點，以及工業自動控制系統中的數字化創新應用的新技術。

關鍵詞：工業自動控制系統；數字技術；計算機技術；創新

中圖分類號：TN830 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0007-01

1 工業控制系統的發展

30年代到50年代初期，工業控制系統主要由模擬單回路控制向監督控制的轉換；50年代中后期，計算機技術已經被應用到工業控制系統中；60年代，出現了由計算機完全替代模擬控制的控制系統，即直接數字控制（DDC），模擬PID控制變成了數字PID控制；60年代后期，可編程控制器（PLC）出現；70年代中期，隨著微處理器的問世和快速發展，通過多臺微處理器共同分散控制，并通過數據通信網絡實現集中管理的集散控制系統（DCS），分布式控制器，集中CRT監視；90年代，模擬信號傳輸逐步被數字通信代替，集散控制系統（DCS）朝著現場總線控制系統（FCS）方向發展。

2 工業自動控制系統中數字化的特點

數字化就是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型，把它們轉變為一系列二進制代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這就是數字化的基本過程。傳統的模擬技術處理的都是連續變化的物理量，更貼近自然與生活，而數字技術處理的則是在時間和幅值上均為離散狀態的信號?，F代的計算機技術并不能處理模擬信號，要求將模擬信號轉化為數字信號。

3 工業自動控制系統中數字化創新應用

3.1 光纖技術的運用

光纖作憑借其低損耗、高速率的特點在重要的信息傳遞上逐漸替代了傳統的光纜等技術。在連接各端口時，采用光纖作為傳輸通道，采集和控制數據，大大提升了數據的利用率，也提高了數字技術在實際運用和精密操控方面的可行性與可靠性。此外，光纖技術與TCP/IP標準的結合，高效的連接了MES和ERP系統，從而解決了個人計算機中平臺自動化的問題。數據的準確與快速，實現了工業自動化中對于精密操控的要求，同時也促進標準化的程序接口的應用，保證了工業自動化運行的優良品質。

3.2 智能終端技術的應用

工業生產過程中，用光纖作為連接設備，再通過智能終端設備對數據進行自動化的收集和控制，從而省略了傳統方式中用模擬技術與數字技術相結合，將連續性信號變為離散性信號的過程。同時，加入多種讀取輸入方式，對于各方的不同錄入方式自動進行統一。免去了統一各種錄入方式的麻煩。此外，設立雙重設備，一個負責正常的處理工作，另一個則對于突發狀況，如跳閘等進行緊急處理，規避了因意外情況的發生而導致的數據丟失。

3.3 高智能傳感器的應用

工業自動控制系統的心臟是新一代高級智能傳感器，它讓產品生產線持續運行，通過低延遲和實時網絡，連接至高性能可編程邏輯控制器（PLC）以及人機界面（HMI）系統。高速、可靠的傳感器必須非常迅速（數毫秒甚至更快）地監控或者測量生產線的各種狀態。之后，網絡必須以最小時間的延遲、且不中斷生產的情況下，傳輸這種信息。需要大量的工業通信協議來實現所要求的關鍵通信性能，另外，如PLC等處理元件必須正確地實時響應，否則會影響生產率。

3.4 虛端子技術的混合使用

GOOSE、SV信號輸入輸出信號與傳統屏柜的端子存在著對應的關系，為了便于分辨和理解，我們將這些信號稱為虛端子。虛端子技術，多用于自動化系統的智能、保護和測控裝置中，通過對傳統的二次回路進行改良，實現對全站的線路、開關等全方位的遠程控制，明確了數字化站內的裝置如開入、開出、模擬量等之間的連接關系，從而提升了自動化系統的智能性與高效性。同時，對信號管理與傳輸等信息等控制難度降低，減少了對人工成本的要求。通過面向對象的變電站事件技術的使用，優化工業自動化系統中的網絡結構，增強系統中的層次性和結構性，在中央系統的集中化管理中也起到了促進作用。

4 結語

數字技術的井噴式發展和計算機的廣泛應用正在逐漸改變人們的生活、生產和思維的方式，人們對于數字產品的要求也在逐漸提升。同時，隨著微電子技術的發展，更高效和輕便的數字電子產品也是技術發展必然的產物。運用數字計算機技術推動工業的自動化進程，考穩定性、高可靠性與高開放性將是今后控制系統發展的主要方向。

參考文獻

[1]張兵.工業自動化中數字技術創新應用[J].數字技術與應用，2016，（09）：240.

[2]宋鐵和.工業自動化中數字技術創新應用[J].中國新技術新產品，2015，（07）：12-13.endprint